उद्योग समाचार: GPU ले सिलिकन वेफरहरूको माग बढाउँछ

सिलिकन पृथ्वीमा अक्सिजन पछि दोस्रो सबैभन्दा सामान्य सामग्री हो, र ब्रह्माण्डमा सातौं सबैभन्दा सामान्य सामग्री हो।सिलिकन एक अर्धचालक हो, जसको अर्थ यसमा कन्डक्टरहरू (जस्तै तामा) र इन्सुलेटरहरू (जस्तै गिलास) बीचको विद्युतीय गुणहरू छन्।सिलिकन संरचनामा विदेशी परमाणुहरूको सानो मात्राले यसको व्यवहारलाई मौलिक रूपमा परिवर्तन गर्न सक्छ, त्यसैले अर्धचालक-ग्रेड सिलिकनको शुद्धता अचम्मको रूपमा उच्च हुनुपर्छ।इलेक्ट्रोनिक-ग्रेड सिलिकनको लागि स्वीकार्य न्यूनतम शुद्धता 99.999999% हो।

यसको मतलब प्रत्येक दस अरब परमाणुहरूको लागि केवल एक गैर-सिलिकन परमाणुलाई अनुमति दिइएको छ।राम्रो पिउने पानीले 40 मिलियन गैर-पानी अणुहरूको लागि अनुमति दिन्छ, जुन सेमीकन्डक्टर-ग्रेड सिलिकन भन्दा 50 मिलियन गुणा कम शुद्ध छ।

खाली सिलिकन वेफर निर्माताहरूले उच्च-शुद्धता सिलिकनलाई उत्तम एकल-क्रिस्टल संरचनाहरूमा रूपान्तरण गर्नुपर्छ।यो उपयुक्त तापक्रममा पग्लिएको सिलिकनमा एकल मदर क्रिस्टलको परिचय दिएर गरिन्छ।आमा क्रिस्टलको वरिपरि नयाँ छोरी क्रिस्टलहरू बढ्न थालेपछि, सिलिकन इन्गट बिस्तारै पग्लिएको सिलिकनबाट बन्न थाल्छ।प्रक्रिया ढिलो छ र एक हप्ता लाग्न सक्छ।समाप्त सिलिकन इन्गट लगभग 100 किलोग्रामको हुन्छ र 3,000 भन्दा बढी वेफरहरू बनाउन सक्छ।

वेफर्सहरू धेरै राम्रो हीराको तार प्रयोग गरेर पातलो स्लाइसहरूमा काटिन्छन्।सिलिकन काट्ने उपकरणको परिशुद्धता धेरै उच्च छ, र अपरेटरहरू निरन्तर निगरानी गरिनु पर्छ, वा तिनीहरूले आफ्नो कपालमा मूर्ख चीजहरू गर्न उपकरणहरू प्रयोग गर्न सुरु गर्नेछन्।सिलिकन वेफर्सको उत्पादनको संक्षिप्त परिचय धेरै सरलीकृत छ र प्रतिभाशालीहरूको योगदानलाई पूर्ण रूपमा श्रेय दिँदैन;तर यसले सिलिकन वेफर व्यवसायको गहिरो बुझाइको लागि पृष्ठभूमि प्रदान गर्ने आशा गरिएको छ।

सिलिकन वेफर्सको आपूर्ति र माग सम्बन्ध

सिलिकन वेफर बजारमा चार कम्पनीको प्रभुत्व छ।लामो समयदेखि बजार माग र आपूर्तिबीच सन्तुलनमा रहेको छ ।
२०२३ मा अर्धचालक बिक्रीमा आएको गिरावटले बजारलाई अत्यधिक आपूर्तिको अवस्थामा पुर्‍याएको छ, जसले गर्दा चिप उत्पादकहरूको आन्तरिक र बाह्य सूचीहरू उच्च भएको छ।तर, यो एक अस्थायी अवस्था मात्र हो।बजार पुन: प्राप्ति भएपछि, उद्योग चाँडै क्षमताको किनारमा फर्किनेछ र एआई क्रान्तिले ल्याएको थप मागलाई पूरा गर्नुपर्छ।परम्परागत सीपीयू-आधारित वास्तुकलाबाट द्रुत कम्प्युटिङमा संक्रमणले सम्पूर्ण उद्योगमा प्रभाव पार्नेछ, यद्यपि, यसले अर्धचालक उद्योगको कम-मान खण्डहरूमा प्रभाव पार्न सक्छ।

ग्राफिक्स प्रोसेसिङ युनिट (GPU) आर्किटेक्चरलाई अधिक सिलिकन क्षेत्र चाहिन्छ

प्रदर्शनको माग बढ्दै जाँदा, GPU निर्माताहरूले GPU बाट उच्च प्रदर्शन प्राप्त गर्न केही डिजाइन सीमितताहरू पार गर्नुपर्छ।स्पष्ट रूपमा, चिपलाई ठूलो बनाउनु उच्च प्रदर्शन प्राप्त गर्ने एक तरिका हो, किनकि इलेक्ट्रोनहरूले विभिन्न चिपहरू बीच लामो दूरी यात्रा गर्न मन पराउँदैनन्, जसले प्रदर्शनलाई सीमित गर्दछ।यद्यपि, चिपलाई ठूलो बनाउनको लागि व्यावहारिक सीमा छ, जसलाई "रेटिना सीमा" भनिन्छ।

लिथोग्राफी सीमाले चिपको अधिकतम आकारलाई बुझाउँछ जुन अर्धचालक निर्माणमा प्रयोग हुने लिथोग्राफी मेसिनमा एकल चरणमा उजागर गर्न सकिन्छ।यो सीमा लिथोग्राफी उपकरणको अधिकतम चुम्बकीय क्षेत्र आकार द्वारा निर्धारण गरिन्छ, विशेष गरी लिथोग्राफी प्रक्रियामा प्रयोग हुने स्टेपर वा स्क्यानर।नवीनतम प्रविधिको लागि, मास्क सीमा सामान्यतया 858 वर्ग मिलिमिटरको वरिपरि हुन्छ।यो आकार सीमा धेरै महत्त्वपूर्ण छ किनभने यसले अधिकतम क्षेत्र निर्धारण गर्दछ जुन एकल एक्सपोजरमा वेफरमा ढाँचा गर्न सकिन्छ।यदि वेफर यस सीमा भन्दा ठूलो छ भने, वेफरलाई पूर्ण रूपमा ढाँचा बनाउन धेरै एक्सपोजरहरू आवश्यक पर्दछ, जुन जटिलता र पङ्क्तिबद्ध चुनौतीहरूको कारण ठूलो उत्पादनको लागि अव्यावहारिक छ।नयाँ GB200 ले सिलिकन इन्टरलेयरमा कण आकार सीमितताका साथ दुई चिप सब्सट्रेटहरू संयोजन गरेर यो सीमालाई पार गर्नेछ, एक सुपर-कण-सीमित सब्सट्रेट बनाउँछ जुन दुई गुणा ठूलो छ।अन्य प्रदर्शन सीमाहरू मेमोरीको मात्रा र त्यो मेमोरीको दूरी (जस्तै मेमोरी ब्यान्डविथ) हुन्।नयाँ GPU आर्किटेक्चरहरूले स्ट्याक्ड हाई-ब्यान्डविथ मेमोरी (HBM) प्रयोग गरेर यो समस्यालाई पार गर्दछ जुन दुई GPU चिपहरूसँग एउटै सिलिकन इन्टरपोजरमा स्थापना गरिएको छ।सिलिकन परिप्रेक्ष्यबाट, HBM को समस्या भनेको उच्च ब्यान्डविथको लागि आवश्यक उच्च-समानान्तर इन्टरफेसको कारणले गर्दा सिलिकन क्षेत्रको प्रत्येक बिट परम्परागत DRAM भन्दा दोब्बर हुन्छ।HBM ले सिलिकन क्षेत्र बढाउँदै प्रत्येक स्ट्याकमा तर्क नियन्त्रण चिप पनि एकीकृत गर्दछ।कुनै नराम्रो गणनाले देखाउँछ कि 2.5D GPU आर्किटेक्चरमा प्रयोग हुने सिलिकन क्षेत्र परम्परागत 2.0D आर्किटेक्चरको 2.5 देखि 3 गुणा हो।पहिले उल्लेख गरिएझैं, फाउन्ड्री कम्पनीहरू यस परिवर्तनको लागि तयार नभएसम्म, सिलिकन वेफर क्षमता फेरि धेरै तंग हुन सक्छ।

सिलिकन वेफर बजार को भविष्य क्षमता

सेमीकन्डक्टर उत्पादनको तीन नियमहरू मध्ये पहिलो भनेको सबैभन्दा कम पैसा उपलब्ध हुँदा सबैभन्दा धेरै पैसा लगानी गर्न आवश्यक छ।यो उद्योगको चक्रीय प्रकृतिको कारण हो, र अर्धचालक कम्पनीहरूले यो नियम पछ्याउन कठिन समय छ।चित्रमा देखाइए अनुसार, अधिकांश सिलिकन वेफर निर्माताहरूले यस परिवर्तनको प्रभावलाई मान्यता दिएका छन् र विगत केही क्वार्टरहरूमा उनीहरूको कुल त्रैमासिक पुँजीगत खर्च लगभग तीन गुणा बढाएका छन्।बजारको कठिन अवस्थाको बाबजुद पनि यो अवस्था कायम छ।अझ चाखलाग्दो कुरा के छ भने यो प्रवृत्ति लामो समयदेखि चलिरहेको छ।सिलिकन वेफर कम्पनीहरू भाग्यशाली छन् वा अरूलाई थाहा नहुने कुरा थाहा छ।अर्धचालक आपूर्ति श्रृंखला एक समय मेसिन हो जसले भविष्यको भविष्यवाणी गर्न सक्छ।तपाईंको भविष्य अरू कसैको अतीत हुन सक्छ।जब हामी सधैं जवाफहरू प्राप्त गर्दैनौं, हामी लगभग सधैं सार्थक प्रश्नहरू पाउँछौं।